硝酸的制備方法

[db:作者] / 2023-02-07 00:00

硝酸

[物化性質]

硝酸，分子式為HNO3，相對分子質量63.01，為無色透明液體。熔點-42℃，沸點83℃，密度1.5027g/cm3(250℃)。能與水以任何比例混合，具有刺激性和強烈的窒息性和腐蝕性。硝酸水溶液具有導電性，會灼傷皮膚。化學性質活潑，常溫下能分解出二氧化氮。可與許多金屬劇烈反應，是一種無機強酸和強氧化劑。市售稀硝酸含量49%，呈微黃色。發煙硝酸呈紅褐色，液體，是強氧化劑，能使鋁鈍化，與有機物、木屑相混能引起燃燒。

[制備方法]

(1) 氨氧化法：

以鉑為催化劑，將氨氧化為一氧化氮，再用空氣與濃硝酸全部氧化為二氧化氮，然后用濃硝酸吸收，生成發煙硝酸，再經過解吸而得。或將氨氧化生成一氧化氮，再與空氣中的氧作用生成二氧化氮，用水吸收得到稀硝酸。

(2)中國專利CN1113878A

此法是在氨氧化法的基礎上進行改進。具體步驟有：采用含0%～60% N2(重量含量)的純氧或富氧空氣與后述循環回的富N2尾氣及原料氨氣混合，依次順流流入串聯的1～5個氨氧化焙燒爐中進行氨氧化反應，每個爐的出口氣體溫度為600～1000℃。此高溫可用于產生蒸汽及發電。氧化后的氣體與氧氣或富氧空氣混合氧化后，進入硝酸吸收塔，使氣體中的大部分氮氧化物(50%～100%)轉化為稀硝酸，吸收后的最終尾氣經升溫加壓或被噴射吸引后返回氨氧化爐前與反應氣體混合或返回氮氧化物吸收塔前與氮氧化物氣體混合后循環使用。在生產過程中，氣體氮的含量維持一定數值，以便使足夠的富氮尾氣返回氧化爐前與反應氣體混合，消除由于使用富氧空氣或純氧而造成的爆炸危險。而當生產過程中氣體氮的含量超過，上述一定數值即尾氣量過大時，應排放部分吸收塔后尾氣，以使氣體的氮含量維持上述一定數值。

硝酸屬于強氧化性酸，對大多數金屬也有腐蝕作用。高濃度硝酸對金屬有鈍化作用。一般緩蝕劑容易被硝酸分解失效。現在最佳的硝酸專用緩蝕劑是Lam-5和Lam-826，緩蝕效果比其他緩蝕劑要好。硝酸主要用于清洗碳鋼、不銹鋼、銅、黃銅、碳鋼-不銹鋼組成的設備。硝酸可除去水垢、鐵銹，對a-Fe2O3和磁性Fe2O3有良好的溶解力，去除氧化皮速度快，操作簡單、水垢清除完全。一般硝酸清洗工藝見表8-3。

表8-3 硝酸清洗工藝

羅升等用硝酸清洗陶瓷過濾機的濾盤，并闡述和探討了化學清洗機理，說明了硝酸、草酸在陶瓷過濾清洗過程中的作用，并解決了生產中碰到的清洗問題。濾盤的清洗是過濾循環中的關鍵步驟，每一塊陶瓷板的過濾效率的高低取決于被過濾的物料是否最大限度地從陶瓷板的微孔中被清除干凈。為了保持濾片的通透性，過濾機一般配有超聲波和酸洗的聯合清洗。采用約含1%的稀硝酸與反沖洗水同時清洗濾片，凡口鉛鋅礦采用此法聯合清洗后，通過對出廠精礦水分分析可知，聯合清洗效果非常有效，尤其對鋅精礦。

占光全以3%～5%濃度的硝酸清洗液清洗蒸漂鍋及料框等設備表面形成的蒸漂復合水垢，并對此濃度清洗液的腐蝕性進行測試。試驗結果顯示：除垢率達99%以上，效果明顯，清洗液對蒸漂相關設備不產生腐蝕。

硝酸不穩定，遇光和熱分解，放出二氧化氮。硝酸易溶于水，并放出熱。濃硝酸是強氧化劑，且不論濃度大小，都具有氧化性，能使鐵、鋁、鉻等易鈍化的金屬鈍化。硝酸有強烈的腐蝕性，會引起人體皮膚灼傷，損害黏膜和呼吸道。會使含蛋白質的物質變成黃色的黃蛋白酸。

硝酸是三大重要的強酸之一，具有酸的共同性質。

用硝酸作為清洗介質的特點和應注意的事項如下：

(1) 由于它屬于氧化性的強酸，除硅酸鹽垢外，對其他各種銹、垢的反應速度大，因此溶垢快。

(2)硝酸在分解時產生新生態的原子氧，具有很強的氧化性，是常用的強氧化性酸，對許多金屬基體的腐蝕嚴重。但是，在一定的濃度范圍內，其氧化性又可使某些可致鈍的金屬鈍化，不存在像鹽酸那樣會造成金屬發生孔蝕和應力腐蝕的危險。必須根據其對不同金屬的腐蝕行為，合理地選用。

(3) 硝酸的氧化性有利于把污垢中的許多有機物氧化、分解，使許多難溶的金屬氧化物和鹽溶解，而且溶解速度快。

(4)硝酸是揮發性酸，而且在光和熱的作用下容易分解出二氧化氮、一氧化氮等氣體，其毒性對人體和環境的污染較嚴重。

例如：

4HNO3→4NO2+2H2O+O2

因此，在實驗室，硝酸應保存于深色容器中，在清洗作業中，硝酸應密閉貯存于陰涼避光處。

(5) 硝酸具有的強酸性、強氧化性、不穩定性、易揮發性等，增加了其清洗操作的危險性，應特別加以注意。

硝酸一般應用于不適合使用鹽酸清洗的可鈍化金屬材料，例如，鋁、不銹鋼等材料的清洗。在工業清洗中，一般采用5%(質量)左右的硝酸溶液，適用于碳鋼、不銹鋼、銅與銅合金以及它們的組合件的清洗。

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